耐高温固体缓蚀阻垢剂的研制_周云

耐高温固体缓蚀阻垢剂的研制周云,付朝阳,郑家焱木(华中科技大学化学系,湖北武汉430074)[摘要]为了提高缓蚀阻垢剂的使用温度范围和对环境的友好性,以高分子化合物作为骨架,以聚天冬氨酸钠盐为阻垢剂、咪唑啉类为主缓蚀剂,配以缓释剂、粘接剂、助溶剂等,成功地制备了一种耐高温、对环境友好的固体缓蚀阻垢剂。采用静态腐蚀挂片失重法测定不同条件下的缓蚀效率,防垢性评定及防垢率计算方法依照SY/T567393《油田用防垢剂性能评定方法》进行。室内评价表明:(1)以咪唑啉、锌盐和聚天冬氨酸钠盐等为主要原料研制出一种环境友好的高温固体缓蚀阻垢剂,制作简便,成本较低,易于批量生产;(2)92℃时样品在水中浸泡15d后无明显减少,30d后可完全溶解。80℃时样品缓蚀效率可达85.92%,90℃时阻垢效率可达93.71%。[关键词]缓蚀剂;阻垢剂;高温;腐蚀试验[中图分类号]TG174.44[文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2004)06-0014-03[收稿日期]200402100引言在油田采油生产中,注水是常用的增加采收率的工艺之一。我国86.3%的油田采用注水增采,从经济性和水资源情况看,油田用水难以采用优质水,大多数为地表水、油层伴生水和海水,甚至工业废水。如我国油田注水约有56%为回注水。由于地质结构不同,油田采出水的水质存在着较大差异,因水中溶解的气体和盐不同,构成各种水质,也带来腐蚀和结垢问题,从而使油井和集输系统经常产生故障。在油田开发过程中,向油、气井中投加液体缓蚀剂是常用的一种防腐蚀措施,但存在以下问题:一是使用不方便,需要加药泵等设备;二是液体缓蚀剂在油管壁上易粘附,造成不必要的损失。现有的磷酸盐型玻璃阻垢剂为无机类阻垢剂,能在水中缓慢释放,30℃时其对碳酸钙垢的阻垢率达90%,且有消垢作用[1]。其缺点是使用温度不高,易产生磷酸钙垢,而且磷的使用会造成环境污染。而GH-01固体缓蚀剂[2]、合成的酰胺咪唑啉为基础组分的SIM-1固体缓蚀剂[3]大多含磷,对环境有害,且耐高温性差。为此,研制出了一种耐高温、阻垢范围广、对环境友好的固体缓蚀阻垢剂:(1)采用直接投加方式,不需使用加药泵等设备;(2)缓蚀阻垢剂有效成分在介质中缓慢释放,从而达到长时间保护的目的;(3)缓蚀剂有效成分可全部到达井底,不会粘附于油管壁上;(4)环境友好,经济、方便。1试验1.1固体缓蚀阻垢剂的配制以高分子化合物作为骨架,以聚天冬氨酸钠盐为阻垢剂、咪唑啉类为主缓蚀剂,配以石蜡类粘接剂等,复配成环境友好耐高温固体缓蚀阻垢剂,其配制工艺是将原料及固体助剂混合搅拌均匀,在压模机内压缩成棒状(圆柱型)样品。具体配制方法如下:1.2样品密度样品的密度用排水法测定。1.3静态溶解试验采用测定样品中Zn2+的溶出率代表样品的溶出率。1.4耐温性取一定质量的样品,放入恒温(40,60,90℃)水浴中一定时间,观察其最终完全溶解的时间和温度。1.5缓蚀性采用静态挂片失重法测定样品的缓蚀效率。试验介质为1%的NaCl溶液(未赶氧),试验周期为48h,试验材质为A3钢,表面积22.045cm2。1.6阻垢性(1)评定标准:按SY/T567393《油田用防垢剂性能评定方法》进行本阻垢剂的性能评价。(2)模拟地层水配制:CaCl211.1g+NaHCO310.5g用蒸馏水配成5L溶液。具体操作如下:先将11.1gCaCl2溶于蒸馏水中配成约4.5L溶液,然后将用溶有10.5gNaHCO3的溶液(约200mL)缓慢倒入上述溶液中,加水至5L,摇匀。(3)滴定中所用指示剂为K-B指示剂;试验周期为24h。(4)阻垢率的计算:阻垢率(IE)=(C2-C1)/(C0-C1)×100%=(V2-V1)/(V0-V1)×100%—14—Jun.2004Vol.37No.6MaterialsProtectionDOI:10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2004.06.007式中C0———原水中Ca2+的含量,mg/LC1———恒温后空白试样中Ca2+的含量,mg/LC2———加阻垢剂试样中Ca2+的含量,mg/LV0———滴定时原水中Ca2+所消耗的EDTA量,mLV1———滴定时恒温后空白试样中Ca2+所消耗的ED-TA量,mLV2———滴定时加阻垢剂试样中Ca2+所消耗的EDTA量,mL2结果与讨论2.1阻垢剂样品性状样品常温(25℃)下为黄色粘性固体,密度约为3.33×103kg/m3。2.2静态溶解速率将2.5g样品置于200mL水中恒温至90±1℃,1h后发现,样品沉在溶液底部,溶液颜色由无色逐渐变成浅黄色,并且样品有一定程度的发胀;15d后溶液呈深黄色,样品仍沉在溶液底部,但其体积有所减少,有一部分分散成一些微小悬浮物。以样品中Zn2+的溶出率代表